EP0541605A1 - USE OF SURFACE-ACTIVE -g(a)-SULFO FATTY-ACID DI-SALTS IN WATER-BASED AND OIL-BASED BORE-FLUSHING AGENTS AND OTHER BOREHOLE-TREATMENT FLUIDS. - Google Patents

USE OF SURFACE-ACTIVE -g(a)-SULFO FATTY-ACID DI-SALTS IN WATER-BASED AND OIL-BASED BORE-FLUSHING AGENTS AND OTHER BOREHOLE-TREATMENT FLUIDS.

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EP0541605A1
EP0541605A1 EP91913344A EP91913344A EP0541605A1 EP 0541605 A1 EP0541605 A1 EP 0541605A1 EP 91913344 A EP91913344 A EP 91913344A EP 91913344 A EP91913344 A EP 91913344A EP 0541605 A1 EP0541605 A1 EP 0541605A1
Authority
EP
European Patent Office
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salts
oil
emulsifiers
oil phase
closed
Prior art date
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EP91913344A
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German (de)
French (fr)
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EP0541605B1 (en
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Heinz Mueller
Claus-Peter Herold
Johann Friedrich Fues
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BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Publication date
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Publication of EP0541605A1 publication Critical patent/EP0541605A1/en
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Publication of EP0541605B1 publication Critical patent/EP0541605B1/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/32—Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/36—Water-in-oil emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/08—Sulfation or sulfonation products of fats, oils, waxes, or higher fatty acids or esters thereof with monovalent alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/04—Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/26—Oil-in-water emulsions

Definitions

  • the invention relates to the use of selected emulsifiers with increased ecological compatibility for the production of flowable disperse systems which are present either as W / Overt invert emulsions with a closed oil phase or as aqueous emulsions with a disperse oil phase and for industrial use in the context of flowable ones
  • Well treatment agents are suitable.
  • the invention is based on oil-based or. Water-based drilling fluids and drilling muds based on them are described.
  • the field of application of the modification according to the invention of auxiliary liquids of the type concerned here is, however, not restricted to this. In particular, the areas of spotting fluids, spacers, auxiliary liquids for workover and stimulation and for fracturing are also considered.
  • the invention is based in particular on the object of influencing the ecological compatibility of these auxiliaries which are now used worldwide on a large industrial scale by using selected and, in particular, ecologically harmless types of emulsifiers.
  • the invention intends to use these biologically harmless emulsifiers simultaneously with oil phases with increased environmental compatibility and, in particular, biodegradability.
  • invert drilling muds which contain a disperse aqueous phase in the closed oil phase based on / O emulsions.
  • the disperse aqueous phase content is usually in the range from about 5 to 50% by weight. -S.
  • water-based drilling fluids with an emulsified disperse oil phase (O / W type) are also known, the oil content of which can range from a few percent to about 50% by weight.
  • O / W emulsion rinses of this type show a number of considerable advantages over purely water-based rinse types.
  • the oil phases of drilling fluids of the type described here and comparatively constructed other borehole treatment agents are formed almost exclusively by mineral oil fractions. This is associated with a not inconsiderable impact on the environment if, for example, the drilling muds get into the environment directly or via the drilled rock. Mineral oils are difficult to decompose and are practically non-anaerobic and can therefore be regarded as long-term pollution. If these oil phases are also an important starting point for ecological considerations as the main constituent or at least a substantial proportion of the drilling fluid, the corresponding attention must also be paid to the other components of such multicomponent mixtures. Emulsifiers are of particular importance here. In accordance with their intended purpose, compounds of this type are highly active substances even in low concentrations, which are known to be capable of intensive interaction with the plant or animal organism.
  • the object of the invention is associated with a not inconsiderable impact on the environment if, for example, the drilling muds get into the environment directly or via the drilled rock. Mineral oils are difficult to decompose and are practically non
  • the present invention is based on the object of substantially improving work equipment of the type described based on closed or disperse oil phases in admixture with aqueous phases, taking into account their ecological compatibility, compared to work equipment of this type which is common today.
  • the invention aims in particular for the area of application of emulsifiers or.
  • Propose emulator components that are known per se and are described as being highly environmentally compatible, but have not yet been used for the area of work affected here.
  • these environmentally compatible emulsifiers of the W / O type or of the O / W type are to be used together with oil / water phases in which the oil phases in turn have increased ecological compatibility and in particular due to natural ones Dismantling mechanisms can be broken down in an environmentally friendly manner.
  • the invention proposes to use known surface-active alpha-sulfofatty acid di-salts as ecologically compatible or harmless compounds with emulsifier action, which, as is known, depending on their constitution and the interaction with the surrounding system as W / O emulsifiers or as O / W emulsifiers.
  • these emulsifiers are briefly called "di-salts" below.
  • the invention relates in a first embodiment to the use of surface-active di-salts of the W / O-type and / or O / W-type as ecologically compatible emulsifiers in flowable and pumpable drilling fluids or other flowable borehole treatment agents, which together have a closed or disperse oil phase with an aqueous phase and for the environmentally friendly development of biological deposits, for example petroleum or. Natural gas deposits are suitable. - ü
  • Corresponding invert drilling fluids which contain a disperse aqueous phase together with emulsifiers and other customary auxiliaries, such as thickening agents, fluid loss additives, weighting agents, soluble salts and / or alkali reserves, are particularly important in this context in a closed oil phase.
  • emulsifiers and other customary auxiliaries such as thickening agents, fluid loss additives, weighting agents, soluble salts and / or alkali reserves, are particularly important in this context in a closed oil phase.
  • the use of surface-active di-salts of the W / O type as an emulsifier or at least part of an ecologically compatible emulsifier system is provided in this embodiment.
  • emulsifiers based on surface-active di-salts are preferably used together with environmentally compatible ester oils, oleophilic alcohols and / or corresponding ethers as a closed or disperse oil phase.
  • ester oils oleophilic alcohols and / or corresponding ethers
  • Different types of exchange oils are shown, which can also be used in a mixture with one another. These are selected oleophilic monocarboxylic acid esters, selected polycarboxylic acid esters, at least largely water-insoluble and flowable alcohols under working conditions, corresponding ethers and selected carbonic acid esters.
  • the invention covers the joint use of the above-described emulsifiers from the class of the surface-active di-salts together with disperse or closed oil phases of the last-described type.
  • the disclosure of the older applications mentioned is hereby expressly countered ⁇ made the disclosure of the invention.
  • EP-A2 0 302 402 and 0 302 403 may be named, in which information about the acute aquatic toxicity of the sodium di-salts, determined on goldorphes and daphnia, can be found.
  • the di-salts in these last-mentioned publications are recommended for use in detergents and cleaning agents with improved ecological compatibility for textile washing.
  • US Pat. No. 1,926,442 the publication of A., Should be taken from the extensive state of the art for the production of such di-salts.
  • J. Stirton "alpha-sulfo fatty acids and derivatives, synthesis, properties and use" in J. At the. Oil Chem. Soc.
  • the sulfonation of fatty acids with a deficit of the sulfonating agent is also known - usually based on SO. - Where mixtures of di-salt and soap are obtained, see, for example, GB-PS 1 338 935. It is also known that, with regard to the solubility of such di-salts, there are differences between the soaps formed with 1-valent cations, in particular with alkali metal salts, on the one hand, and the soaps formed with polyvalent cations, in particular the alkaline earth metals and / or aluminum and especially calcium as a cationic salt form.
  • the di-salts of such polyvalent cations are comparatively poorly soluble compared to the sodium di-salts.
  • the corresponding di-salts of the alkaline earth metals are precipitated.
  • This known precipitation reaction is used, for example, in the field of textile detergents and cleaning agents, where soluble di-salt compounds are used as builder components for trapping the calcium ions from the washing liquor, compare, for example, EP-B1 0 070 1 90 and 0 070 191.
  • the invention makes targeted use of these known or poorly soluble salts of alpha-sulfofatty acids (di-salts), which are known per se, and thus make it possible, for example, to stabilize oil-based W / OI invert emulsions in a sustainable manner, without the use of the in widely used N-containing emulsifier systems, their Compatibility is not uncontroversial, especially in the particularly sensitive marine ecosystem.
  • di-salts alpha-sulfofatty acids
  • M stands for the same or different cations from the group alkali, alkaline earth (M / 2) and / or aluminum (M / 3).
  • Suitable feedstocks for the production of the surface-active di-salts are natural and / or synthetic fatty acids which have a linear structure and / or are branched.
  • the corresponding fatty acids of natural origin are of particular importance because of their easy accessibility, these generally being mixtures of homologous acids of a predetermined C number range, which is determined by the particular feed material.
  • the carboxylic acids or carboxylic acid mixtures to be subjected to alpha-sulfonation are expediently at least largely saturated in nature, although the use of unsaturated components is also not excluded. With these unsaturated fractions, an internal sulfation usually occurs.
  • Di-salts which have at least partially or preferably predominantly fatty acid residues with 10 and more carbon atoms, preferably with at least 12 to 14 carbon atoms, are preferred starting materials for the compounds according to the invention using emulsifier components.
  • Fatty acid residues with 1 6 to 1 8 C atoms and in particular corresponding saturated a lpha-sulfonated fatty acid salts can be of particular importance for both technical and economic reasons.
  • Starting materials for the extraction of numerous monocarboxylic acids falling into these subclasses, in particular • higher carbon numbers, are vegetable and / or animal oils or. Fats, which are known as triglycerides of the acids or. Acid mixtures arise.
  • Fats which are known as triglycerides of the acids or. Acid mixtures arise.
  • coconut oil, palm kernel oil and / or baseball oil and fats or tallow of animal origin may be mentioned as starting materials for fatty acids of natural origin, in particular as starting materials for the production of monocarboxylic acids of the predominant range up to C. _ and thereby of essentially saturated components.
  • Ester oils of vegetable origin based on olefinically 1 - and optionally polyunsaturated carboxylic acids in the range of C l fi __ ü .
  • rapeseed oil are for example palm kernel oil, peanut oil, castor oil, sunflower oil and in particular rapeseed oil.
  • Fatty acids of this type usually require hydrogenation for selective alpha sulfonation.
  • straight-chain and / or branched carboxylic acids obtained by synthetic means which can be produced, for example, by oxidation from primarily obtained synthetic alcohols of the oxo alcohol and / or Ziegleral alcohol type, are useful for the extraction of the di-salts and thus for their use of the action according to the invention as emulsifiers for components usable in particular for drilling fluids.
  • Di-salts of the type affected by the invention are obtained in their synthesis in the practical process as an alkali salt, and in particular in the form of the sodium di-salts.
  • the di-salts of polyvalent cations which are particularly important according to the invention and in particular the corresponding alkaline earth di-salts can be obtained from the free acid and / or by reaction of the sodium aize known per se with corresponding alkaline earth metal compounds, in particular soluble alkaline earth metal salts. It is possible to produce the corresponding di-salts of polyvalent cations in a separate reaction and to use them as pre-formed, poorly soluble di-salts, for example in the drilling mud. It - Q
  • the aqueous disperse phase in oil-based drilling fluids of the invert type is generally loaded with dissolved salts, in particular calcium salts such as calcium chloride, in practical use. If such aqueous phases containing dissolved alkaline earth metal salts are used in the construction of the invert emulsion, the corresponding alkaline earth metal salts of the alpha-sulfonated fatty acids are formed by in-situ precipitation even if these emulsifier components are initially used in the form of their sodium salts.
  • the potassium di-salts can also be of particular importance as starting material: in the salting process in the last-described sense, in addition to the calcium di-act as W / O emulsifiers -Saizen the potassium chloride, which passes into the aqueous disperse phase and is a well-known preferred component for inhibiting water-swellable clays in the context of the development of geological deposits.
  • the di-salt-based emulsifiers are used as the essential emulsion-type-forming and emulsion-stabilizing components.
  • the teaching according to the invention also covers mixed systems in which di-salts with other emulsifier components are used. These other emulsifier components are in turn preferably ecologically compatible, in this connection reference is made, for example, to the applicant's earlier application P 40 03 028.8 (D 8158), in which selected ether-based emulsifiers for oil-based invert emulsions are described.
  • suitable co-emulsifiers are those in the parallel patent application. , , (D 9223) described surface-active AI alkyl glycoside compounds.
  • co-emulsifiers can be salts - in particular corresponding salts - of fatty acids of natural and / or synthetic origin.
  • corresponding emulsifier mixtures are obtained, for example, in the sense of GB-PS 1 338 935 cited at the beginning, by only partially converting the fatty acid starting material into the alpha-sulfonated reaction product.
  • the invention also includes the admixture of any fatty acids or. Fatty acid salts as co-emulsifiers for the respective active ingredient mixtures, the use of unsaturated, straight-chain and / or branched fatty acids in particular also proving to be problem-free here.
  • the di-salts form at least about 10% by weight. -%, preferably at least about 50 wt. -% of the respective emulsifier system.
  • the di-salts can be used in amounts of about 0.1 to 10% by weight, based on the sum of the liquid phases water and oil. Preferred amounts are in the range from about 0.5 to 5% by weight of the emulsifier component, the range from about 1 to 3% by weight. % of the emulsifier - again based on the sum of water + oil - is of particular importance.
  • An important relief for the economical production of the emulsifiers according to the invention lies in the fact that the primary reaction products which are obtained are not bleached, which is regarded as an essential process step according to the state of the art in writing for the production of this class of emulsifiers.
  • the production process for active ingredient mixtures containing di-salts in the sense of the invention can accordingly be restricted to the process step of sulfonation and salt formation.
  • the crude reaction product can be sent directly for industrial use.
  • the respective oil phases are replaced by those in the older ones cited Applications of the applicant described ecologically compatible ester oils, oleophi len alcohols and / or ethers formed.
  • the invention then relates to the borehole treatment agents which are flowable and pumpable in the temperature range from 5 to 20 ° C., in particular drilling fluids based on either a closed oil phase, in particular in a mixture with a disperse aqueous phase (W / O invert type) or one disperse oil phase in a closed aqueous phase
  • the ecologically compatible oils or. Oil phases cover a wide range of possible physical properties.
  • the invention comprises oil phases which are flowable and pumpable even at low temperatures. Representatives who are suitable for the production of W / O emulsions are located here in particular. However, highly viscous to solid oil phases or materials of this type can also be used in the context of the teaching according to the invention. The following considerations are exemplary:
  • a high mobility of the disperse oil phase is not necessary for water-based O / W emulsion rinses, and may not even be desirable.
  • comparatively viscous oil phases can be advantageous.
  • Another possibility of using highly viscous or even solid, ecologically compatible oil phases is when the oil phase concerned in the finished product is only partially formed from these highly viscous to solid representatives of degradable esters, alcohols and / or ethers, which in turn are mixed with them comparatively thin liquid oils of this type are mixed.
  • flash points of at least about 100 ° C. and preferably flash points above about 135 ° C. are required in operation for safety reasons. Values that lie clearly above this, especially those above 150 ° C., can be particularly high be appropriate.
  • the requirement of ecological compatibility is met not only for the compound used, for example the selected ester oil or mixture of ester oils, but that .. In the case of partial saponification in practical use, no toxicological and in particular no inhalation-toxicological hazards are triggered.
  • monofunctional alcohols from ester formation being of particular importance here.
  • monofunctional alcohols are highly volatile in their lower limbs, so that secondary hazards could arise here from partial hydrolysis.
  • monofunctional alcohols used in the classes of the various ester oils or the corresponding residues of these alcohols are preferably selected such that they have at least 6 C atoms, preferably at least 8 C atoms, in the molecule.
  • Viscosity (PV) in the range of about 10 to 60 mPas and a yield point
  • Yield Point YP Yield Point in the range from 5 to 40 lb / 100 ft - each determined at 50 C -.
  • Ester oils of monocarboxylic acids which in a preferred embodiment of the invention are then derived from at least one of the following subclasses, have proven to be ecologically compatible and free-flowing at low temperatures.
  • esters of C, ⁇ -monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols where residues of 1-% alcohols have at least 6, preferably at least 8, C atoms and the polyhydric alcohols preferably have 2 to 6 C atoms in the Own molecule.
  • Vegetable and / or animal oils are the starting materials for the production of numerous monocarboxylic acids falling in these subclasses, in particular a higher carbon number.
  • coconut oil, palm kernel oil and / or babassu oil may be mentioned, in particular as starting materials for the production of monocarboxylic acids of the predominant range up to C_. ⁇ and essentially saturated components.
  • synthetically obtained components are also important structural elements for ecologically compatible oil phases, both on the carboxylic acid side and on the alcohol side.
  • Invert drilling muds usually contain, together with the closed oil phase, the finely dispersed aqueous phase in amounts of about 5 to 50% by weight.
  • the disperse oil phase is usually in amounts of at least about 1 to 2% by weight. -%, often in amounts of at least about 5% by weight. -% at an upper limit of the oil content of approximately 40 to 50% by weight before -% by weight! in each case based on the total of the carefree liquid parts oil / water.
  • additives intended for comparable flushing types can be considered. These additives can be water soluble, oil soluble and / or water or oil dispersible.
  • customary additives are, for example, fluid loss additives, soluble and / or insoluble substances which build up structural viscosity, alkali reserves, means for inhibiting the undesired water exchange between drilled formations - e.g. B water-swellable clays and / or salt layers - and the z.
  • Barium sulfate (barite) is widely used, but calcium carbonate (calcite) or the mixed carbonate of calcium and magnesium (dolomite) are also used.
  • Bentonite Means to build up the intrinsic viscosity, which also act as fluid loss additives: Bentonite or. to name hydrophobic bentonite.
  • Other comparable clays, in particular attapulgite and sepiolite, are of considerable importance in practice for salt water rinsing.
  • organic polymer compounds of natural and / or synthetic origin can also be of considerable importance in this context.
  • starch or chemically modified starches cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, guar gum, xanthan gum or also purely synthetic water-soluble and / or water-dispersible polymer compounds are to be mentioned here, in particular of the type of high molecular weight polyacrylamide compounds with or without anionic or cationic modification .
  • Thinner for viscosity regulation The so-called thinners can be organic or inorganic in nature, examples of organic thinners are tannins and / or quebracho extract. Further examples of this are lignite and lignite derivatives, in particular lignosulfonates.
  • the use of toxic components is dispensed with here, the corresponding salts with toxic heavy metals such as chromium and / or copper being primarily mentioned here.
  • toxic heavy metals such as chromium and / or copper
  • An example of inorganic thinners are polyphosphate compounds.
  • the undesired water exchange with, for example, clay-inhibiting additives come into consideration.
  • these are halides and / or carbonates of the alkali and / or alkaline earth metals, the corresponding potassium salts, if appropriate in combination with lime, being particularly important.
  • Alkali reserves Here, inorganic and / or organic bases matched to the overall behavior of the rinse, in particular corresponding basic salts or hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals, and organic bases are considered.
  • the type and amount of these basic components are selected and matched in a known manner so that the borehole treatment agents have a pH in the range from approximately neutral to moderately basic, in particular in the range from approximately 7.5 to 1 1 are set.
  • auxiliaries and additives used in each case is generally within the usual range and can therefore be found in the relevant literature cited. Examples
  • corresponding drilling fluid systems are compiled in compliance with a standard formulation for oil-based drilling fluid systems of the W / O type, the closed oil phase being formed in each case by a selected oleophilic carboxylic acid ester of the following definition:
  • Ester mixture of essentially saturated fatty acids based on palm kernel and 2-ethylhexanol which largely derives from C .., .. fatty acids and corresponds to the following specification:
  • the ester mixture is a light yellow liquid with a flash point above 165 ° C and a viscosity (Brookfield 20 ° C) of 7 to 9 cp.
  • the fluid loss value (HTHP) is also determined.
  • the aging of the respective drilling fluid is carried out by treatment for the Z Zeeiittrraauumm vvoonn 1166 hh I at 125 C in an autoclave - in the so-called roller oven.
  • the drilling fluid systems are assembled according to the following basic recipe in a manner known per se:
  • the di-Saiz-based emulsifier is introduced as C. -, g -sulfofatty acid disodium salt, but is converted into the corresponding calcium salt when the drilling fluid system is prepared when calcium chloride is added.

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Abstract

On utilise comme émulsifiants écologiquement admissibles du type eau dans l'huile ou huile dans l'eau des disels d'acides gras alpha-sulfoniques tensio-actifs dans des solutions fluides et pompables de curage de puits ou dans d'autres agents de traitement fluides de puits de forage qui comprennent, outre une phase aqueuse, une phase huileuse fermée ou dispersée. Ces disels sont utiles pour exploiter de manière non nuisible à l'environnement des couches biologiques, par exemple des gisements de pétrole ou de gaz naturel. L'invention concerne en outre des solutions inversées de curage à base d'un phase huileuse fermée dans laquelle est dispersée une phase aqueuse et qui contiennent, outre les émulsifiants, d'autres additifs usuels tels qu'épaississants, des réducteurs de filtrat, des agents alourdissants, des sels solubles dans l'eau et des réserves alcalines. Ces solutions inversées de curage se caractérisent par le fait qu'elles contiennent, outre une phase huileuse fermée écologiquement admissible, des disels tensio-actifs du type décrit comme émulsifiants ou comme composants émulsifiants.As water-in-oil or oil-in-water type emulsifiers that are ecologically admissible, disels of surface-active alpha-sulfonic fatty acids in fluid and pumpable solutions for well cleaning or in other fluid treatment agents boreholes which comprise, in addition to an aqueous phase, a closed or dispersed oily phase. These disels are useful for exploiting in a manner not harmful to the environment biological layers, for example oil or natural gas deposits. The invention further relates to reverse cleaning solutions based on a closed oily phase in which an aqueous phase is dispersed and which contain, in addition to the emulsifiers, other usual additives such as thickeners, filtrate reducers, weighting agents, water-soluble salts and alkaline reserves. These reverse cleaning solutions are characterized by the fact that they contain, in addition to an ecologically admissible closed oily phase, surface-active disels of the type described as emulsifiers or as emulsifying components.

Description

"Verwendung oberflächenaktiver Alpha-Sulfofettsäure-Di-Salze in Wasser- und Öl-basierten Bohrspülungen und anderen Bohrlochbehandlungsmit- teln""Use of surface-active alpha-sulfofatty acid di-salts in water- and oil-based drilling fluids and other borehole treatment agents"
Die Erfindung betrifft die Verwendung ausgewählter Emulgatoren mit erhöhter ökologischer Verträglichkeit für die Herstellung von fließfähigen dispersen Systemen , die entweder als W/O-I nvert-Emulsionen mit ge¬ schlossener Ölphase oder als wäßrige Emulsionen mit disperser Ölphase vorliegen und für den technischen Einsatz im Rahmen von fließfähigen Bohrlochbehandlungsmitteln geeignet sind . Als charakteristisches Beispiel für Mittel dieser Art wird im nachfolgenden die Erfindung anhand von Öl-basierten bzw . Wasser-basierten Bohrspülflüssigkeiten und darauf aufgebauten Bohrspülschlämmen beschrieben . Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Abwandlung von Hilfsflüssigkeiten der hier betrof¬ fenen Art ist jedoch nicht darauf beschränkt . In Betracht kommen ins¬ besondere auch die Gebiete der Spotting Fluids , Spacer , Hilfsflüssig¬ keiten für Workover und Stimulierung und für das Fracturing .The invention relates to the use of selected emulsifiers with increased ecological compatibility for the production of flowable disperse systems which are present either as W / Overt invert emulsions with a closed oil phase or as aqueous emulsions with a disperse oil phase and for industrial use in the context of flowable ones Well treatment agents are suitable. As a characteristic example of agents of this type, the invention is based on oil-based or. Water-based drilling fluids and drilling muds based on them are described. The field of application of the modification according to the invention of auxiliary liquids of the type concerned here is, however, not restricted to this. In particular, the areas of spotting fluids, spacers, auxiliary liquids for workover and stimulation and for fracturing are also considered.
Die Erfindung geht dabei insbesondere von der Aufgabe aus , die ökolo¬ gische Verträglichkeit dieser heute weltweit in großtechnischem Einsatz befindlichen Hilfsmittel dadurch substantiel l zu beeinflussen , daß aus¬ gewählte und insbesondere ökologisch unbedenkliche Emulgatortypen zum Einsatz kommen. Die Erfindung will in ihrer bevorzugten Ausführungs¬ form diese biologisch unbedenklichen Emulgatoren gleichzeitig mit Öl- phasen erhöhter Umweltverträglichkeit und insbesondere biologischer Abbaubarkeit verwenden .The invention is based in particular on the object of influencing the ecological compatibility of these auxiliaries which are now used worldwide on a large industrial scale by using selected and, in particular, ecologically harmless types of emulsifiers. In its preferred embodiment, the invention intends to use these biologically harmless emulsifiers simultaneously with oil phases with increased environmental compatibility and, in particular, biodegradability.
Zum Stand der TechnikThe state of the art
Auf dem Gebiet flüssiger Spülsysteme zur Niederbringung von Gesteins¬ bohrungen unter Aufbringen des abgelösten Bohrkleins haben heute die - iIn the field of liquid flushing systems for drilling rock boreholes while applying the detached cuttings, there are now - i
sogenannten I nvert-Bohrspülschlämme hervorragende Bedeutung , die au der Basis von /O-Emulsionen eine disperse wäßrige Phase in der ge schlossenen Ölphase enthalten . Der Gehalt an disperser wäßriger Phas liegt üblicherweise im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew . -S .so-called invert drilling muds of outstanding importance, which contain a disperse aqueous phase in the closed oil phase based on / O emulsions. The disperse aqueous phase content is usually in the range from about 5 to 50% by weight. -S.
Bekannt sind aber auch Wasser-basierte Bohrspülungen mit einer emul gierten dispersen Ölphase ( O/W-Typ) , deren Ölgehalt von einigen Pro¬ zent bis etwa 50 Gew. -% reichen kann . O/W-Emulsionsspülungen dieser Art zeigen eine Reihe beträchtlicher Vortei le gegenüber rein Wasser¬ basierten Spülungstypen .However, water-based drilling fluids with an emulsified disperse oil phase (O / W type) are also known, the oil content of which can range from a few percent to about 50% by weight. O / W emulsion rinses of this type show a number of considerable advantages over purely water-based rinse types.
Zur Stabilisierung der jewei ls gewählten Dispersionsform bedarf es des Einsatzes entsprechender Emulgatoren entweder vom W/O-Typ ( Invert- Spülungen ) bzw. vom O/W-Typ (Emulsionsspülungen ) . Zur einschlägigen Fachl iteratur wird beispielsweise verwiesen auf G . R . Gray , H . C. H . Darley "Composition in Properties of Oil Well Drilling Fluids" 4. Auflage , Gulf Publishing Co . , Houston London , 1981 insbesondere Seiten 51 , 64 und 320 ff.To stabilize the selected dispersion form, the use of appropriate emulsifiers either of the W / O type (invert rinsing) or of the O / W type (emulsion rinsing) is required. For the relevant specialist literature, reference is made, for example, to G. R. Gray, H. C. H. Darley "Composition in Properties of Oil Well Drilling Fluids" 4th Edition, Gulf Publishing Co. , Houston London, 1981 in particular pages 51, 64 and 320 ff.
Die Ölphasen von Bohrspülungen der hier geschilderten Art und ver¬ gleichsweise aufgebauten anderen Bohrlochbehandiungsmitteln werden in der Praxis heute nahezu ausschließlich durch Mineralölfraktioπen ge¬ bi ldet. Damit ist eine nicht unbeträchtliche Belastung der Umwelt ver¬ bunden , wenn beispielsweise die Bohrschiämme unmittelbar oder über das erbohrte Gestein in die Umwelt gelangen . Mineralöle sind nur schwer und anaerob praktisch nicht abbaubar und damit als langfristige Verschmut¬ zung anzusehen . Wenn diese Ölphasen auch als der Hauptbestandtei l oder wenigstens substantieller Anteil der Bohrspülung für ökologische Über¬ legungen ein wichtiger Ansatzpunkt sind , so muß doch auch den anderen Komponenten solcher Mehrstoffgemische entsprechende Aufmerksamkeit gewidmet werden . Besondere Bedeutung kommt hier den Emulgatoren zu . Bestimmungsgemäß sind Verbindungen dieser Art schon in geringer Konzentration hochaktive Wirkstoffe , die bekanntlich zur intensiven I nteraktion mit dem pflanzlichen oder tierischen Organismus befähigt sind . Die Aufgabe der ErfindungIn practice, the oil phases of drilling fluids of the type described here and comparatively constructed other borehole treatment agents are formed almost exclusively by mineral oil fractions. This is associated with a not inconsiderable impact on the environment if, for example, the drilling muds get into the environment directly or via the drilled rock. Mineral oils are difficult to decompose and are practically non-anaerobic and can therefore be regarded as long-term pollution. If these oil phases are also an important starting point for ecological considerations as the main constituent or at least a substantial proportion of the drilling fluid, the corresponding attention must also be paid to the other components of such multicomponent mixtures. Emulsifiers are of particular importance here. In accordance with their intended purpose, compounds of this type are highly active substances even in low concentrations, which are known to be capable of intensive interaction with the plant or animal organism. The object of the invention
Die vorl iegende Erfindung geht von αer Aufgabe aus , Arbeitsmittel der beschriebenen Art auf Basis von geschlossenen oder dispersen Ölphasen in Abmischung mit wäßrigen Phasen unter Berücksichtigung ihrer ökolo¬ gischen Verträglichkeit substantiel l gegenüber heute üblichen Arbeits¬ mitteln dieser Art zu verbessern . Die Erfindung will dabei insbesondere für das hier betroffene Einsatzgebiet Emulgatoren bzw . E ulgatorkompo- nenten vorschlagen , die an sich bekannt und dabei als in hohem Maße umweltverträglich beschrieben sind , für das hier betroffene Arbeitsgebiet aber noch keine Verwendung gefunden haben . In der bevorzugten Aus¬ gestaltung der Erfindung sollen diese umweltvertraglichen Emulgatoren vom W/O-Typ bzw. vom O/W-Typ zusammen mit Ol /Wasser-Phasen zum Einsatz kommen , in denen die Ölphasen ihrerseits erhöhte ökologische Verträglichkeit besitzen und insbesondere durch natürliche Abbau¬ mechanismen umweltschonend abgebaut werden können .The present invention is based on the object of substantially improving work equipment of the type described based on closed or disperse oil phases in admixture with aqueous phases, taking into account their ecological compatibility, compared to work equipment of this type which is common today. The invention aims in particular for the area of application of emulsifiers or. Propose emulator components that are known per se and are described as being highly environmentally compatible, but have not yet been used for the area of work affected here. In the preferred embodiment of the invention, these environmentally compatible emulsifiers of the W / O type or of the O / W type are to be used together with oil / water phases in which the oil phases in turn have increased ecological compatibility and in particular due to natural ones Dismantling mechanisms can be broken down in an environmentally friendly manner.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen AufgabeTo achieve the object of the invention
Zur Lösung der ersten Teilaufgabe schlägt die Erfindung vor, als öko¬ logisch verträgliche bzw. unbedenkliche Verbindungen mit Emulgatorwir- kung an sich bekannte oberflächenaktive Alpha-Sulfofettsäure-Di-Salze einzusetzen , die bekanntlich je nach ihrer Konstitution und der I nter¬ aktion mit dem umgebenden System als W/O-Emulgatoren oder als O/W- Emulgatoren einzustufen sind. Der Einfachheit halber werden diese Emulgatoren nachfolgend kurz "Di-Salze" genannt.To solve the first subtask, the invention proposes to use known surface-active alpha-sulfofatty acid di-salts as ecologically compatible or harmless compounds with emulsifier action, which, as is known, depending on their constitution and the interaction with the surrounding system as W / O emulsifiers or as O / W emulsifiers. For the sake of simplicity, these emulsifiers are briefly called "di-salts" below.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend in einer ersten Ausfüh¬ rungsform die Verwendung oberflächenaktiver Di-Salze vom als ökologisch verträgliche Emulgatoren W/O-Typ und/oder O/W-Typ in fließ- und pumpfähigen Bohrspülungen oder anderen fließfähigen Bohrlochbehand¬ lungsmitteln , die zusammen mit einer wäßrigen Phase eine geschlossene oder disperse ölphase aufweisen und für die umweltschonende Erschlie¬ ßung biologischer Lagerstätten , beispielsweise von Erdöl- bzw . Erd¬ gasvorkommen geeignet sind . - üAccordingly, the invention relates in a first embodiment to the use of surface-active di-salts of the W / O-type and / or O / W-type as ecologically compatible emulsifiers in flowable and pumpable drilling fluids or other flowable borehole treatment agents, which together have a closed or disperse oil phase with an aqueous phase and for the environmentally friendly development of biological deposits, for example petroleum or. Natural gas deposits are suitable. - ü
Besondere Bedeutung haben in diesem Zusammenhang entsprechende Invert-Bohrspülungen, die in einer geschlossenen Ölphase eine disperse wäßrige Phase zusammen mit Emulgatoren übliche weitere Hilfsstoffe, wie Verdickungsmϊttel, fluid-loss-Additive, Beschwerungsmittel, lösliche Salze und/oder Alkalireserven enthalten. Erfindungsgemäß ist in dieser Aus¬ führungsform jer Einsatz von oberflächenaktiven Di-Salzen vom W/O-Typ als Emulgator oder wenigstens Bestandteil eines ökologisch verträglichen Emulgatorsystems vorgesehen.Corresponding invert drilling fluids which contain a disperse aqueous phase together with emulsifiers and other customary auxiliaries, such as thickening agents, fluid loss additives, weighting agents, soluble salts and / or alkali reserves, are particularly important in this context in a closed oil phase. According to the invention, the use of surface-active di-salts of the W / O type as an emulsifier or at least part of an ecologically compatible emulsifier system is provided in this embodiment.
Bevorzugt werden dabei diese Emulgatoren auf Basis oberflächenaktiver Di-Salze zusammen mit umweltverträglichen Esterölen, oleophilen Alkoho¬ len und/oder entsprechenden Ethern als geschlossene bzw. disperse Öl¬ phase eingesetzt. Zu verweisen ist hier insbesondere auf einschlägige Entwicklungen der Anmelderin, die in einer größeren Zahl älterer Pa¬ tentanmeldungen Vorschläge zum Austausch der bisher üblichen Mineral¬ ölfraktionen gegen ökologisch verträgliche leicht abbaubare Ölphasen beschreibt. Dabei werden unterschiedliche Typen von Austauschölen dar¬ gestellt, die auch in Mischung miteinander eingesetzt werden können. Es handelt sich hierbei um ausgewählte oleophile Monocarbonsäureester, ausgewählte Polycarbonsäureester, um wenigstens weitgehend wasserun¬ lösliche und unter Arbeitsbedingungen fließfähige Alkohole, um entspre¬ chende Ether sowie um ausgewählte Kohlensäureester. Summarisch wird hier verwiesen auf die älteren Anmeldungen P 38 42 659.5 (D 8523), P 38 42 703.6 (D 8524), P 39 07 391.2 (D 8506), P 39 07 392.0 (D 8607), P 39 03 785.1 (D 8543), P 39 03 784.3 (D 8549), P 39 11 238.1 (D 8511), P 39 11 299.3 (D 8539), P 40 18 228.2 (D 9167) und P 40 19 266.0 (D 9185). Alle hier genannten älteren Anmeldungen betreffen das Gebiet Öl-basierter Bohrspülsysteme, insbesondere vom W/O-l nverttyp. Wasser¬ basierte Emulsionsspülungen unter Verwendung von diesen Ölphasen er¬ höhter Abbaubarkeit werden beschrieben in den älteren Anmeldungen P 39 15 876.4 (D 8704), P 39 15 875.6 (D 8705), P 39 16 550.7 (D 8714) und den bereits genannten Anmeldungen P 40 18 228.2 (D 9167) und P 40 19 266.0 (D 9185). - 0These emulsifiers based on surface-active di-salts are preferably used together with environmentally compatible ester oils, oleophilic alcohols and / or corresponding ethers as a closed or disperse oil phase. Reference should be made here in particular to relevant developments by the applicant, which describes, in a large number of older patent applications, proposals for replacing the previously customary mineral oil fractions with ecologically compatible, easily degradable oil phases. Different types of exchange oils are shown, which can also be used in a mixture with one another. These are selected oleophilic monocarboxylic acid esters, selected polycarboxylic acid esters, at least largely water-insoluble and flowable alcohols under working conditions, corresponding ethers and selected carbonic acid esters. In summary, reference is made here to the earlier applications P 38 42 659.5 (D 8523), P 38 42 703.6 (D 8524), P 39 07 391.2 (D 8506), P 39 07 392.0 (D 8607), P 39 03 785.1 (D 8543), P 39 03 784.3 (D 8549), P 39 11 238.1 (D 8511), P 39 11 299.3 (D 8539), P 40 18 228.2 (D 9167) and P 40 19 266.0 (D 9185). All of the older applications mentioned here relate to the field of oil-based drilling fluid systems, in particular of the W / Olvert type. Water-based emulsion rinses using these oil phases with increased degradability are described in the earlier applications P 39 15 876.4 (D 8704), P 39 15 875.6 (D 8705), P 39 16 550.7 (D 8714) and the applications already mentioned P 40 18 228.2 (D 9167) and P 40 19 266.0 (D 9185). - 0
I n ihrer wichtigstens Ausführungsform erfaßt die Erfindung die ge¬ meinsame Verwendung der zuvor geschilderten Emulgatoren aus der K lasse der oberflächenaktiven Di-Salze zusammen mit dispersen oder geschlossenen Ö lphasen der zuletzt geschildert Art. Die Offenbarung der genannten älteren Anmeldungen wird hiermit ausdrückl ich zum Gegen¬ stand der Erfindungsoffenbarung gemacht.In its most important embodiment, the invention covers the joint use of the above-described emulsifiers from the class of the surface-active di-salts together with disperse or closed oil phases of the last-described type. The disclosure of the older applications mentioned is hereby expressly countered ¬ made the disclosure of the invention.
Einzelheiten zur erfindungsgemäßen LehreDetails of the teaching according to the invention
Oberflächenaktive Di-Salze und ihre Herstellung sind im Stand der Technik ausführlich beschrieben , wobei allerdings bisher das Schwer¬ gewicht für ihren Einsatz als O/W-Emulgatoren - beispielsweise im Zusammenhang mit Wasch- und Reinigungsmitteln - geiegt wird . Ver¬ wiesen wird in diesem Zusammenhang auf die Veröffentlichung von Stein und Baumann "alpha-Sulfonated Fatty Acids and Esters : Manufacturing Process , Properties and Applications" J . Am . Oil Chem . Soc. 1975 , 52 , 323 bis 329 und die darin zitierte Primärliteratur. Schon hier wird auf die guten Öko-toxikologischen Eigenschaften von Alpha-Di-Salz verwie¬ sen , wobei herausgestellt sind die hohe biologische Abbaubarkeit , die geringe akute orale Toxizität und die gute Hautverträglichkeit. Aus der neueren Literatur zu dieser Verbindungsklasse seien benannt die EP-A2 0 302 402 und 0 302 403 , in denen sich Angaben über die akute aqua- tische Toxizität der Natrium-Di-Salze, bestimmt an Goldorphen und Daphnien , finden . Empfohlen werden die Di-Salze in diesen zuletzt ge¬ nannten Druckschriften für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln mit verbesserter Ökoverträglichkeit für die Textilwäsche. Aus dem um¬ fangreichen druckschriftlichen Stand der Technik zur Herstellung solcher Di-Salze sei herausgegriffen die US-PS 1 ,926 ,442 , die Veröffentlichung von A . J . Stirton "alpha-Sulfo Fatty Acids and Derivatives , Synthesis , Properties and Use" in J . Am. Oil Chem. Soc. 1962 , 39 , 490 bis 496 und die dort zitierte Literatur. Bekannt ist insbesondere auch die Sulfierung von Fettsäuren mit einem Unterschuß des Sulfierungsmittels - üblicher¬ weise auf Basis SO. - wobei Gemische von Di-Salz und Seife anfallen , siehe hierzu beispielsweise die GB-PS 1 338 935. Bekannt ist weiterhin , daß bezüglich der Lösl ichkeit solcher Di-Salze Unterschiede bestehen zwischen den mit 1 wertigen Kationen , insbeson¬ dere mit Alkalimetallsalzen gebi ldeten Seifen einerseits und den mit mehrwertigen Kationen gebi ldeten Seifen , wobei hier insbesondere die Erdalkalimetalle und/oder Aluminium und dabei vor al lem Calcium als kationischer Salzbi ldner in Betracht kommen . Die Di-Salze solcher mehr¬ wertiger Kationen sind gegenüber den Natrium-Di-Salzen vergleichsweise schwerlöslich . Durch Zusatz von Calciumionen und auch Magnesiumionen zu einer wäßrigen Lösung der Natrium-Di-Salze werden die entsprechen¬ den Di-Salze der Erdalkalimetalle ausgefällt. Ausgenutzt wird diese bekannte FäJlungsreaktion beispielsweise auf dem Gebiet der texti len Wasch- und Reinigungsmittel , wo lösliche Di-Salz-Verbindungen als Bui lderkomponenten zum Abfangen der Calciumionen aus der Waschflotte verwendet werden , vergleiche hierzu beispielsweise EP-B1 0 070 1 90 und 0 070 191 .Surface-active di-salts and their preparation are described in detail in the prior art, although the heavy weight for their use as O / W emulsifiers has hitherto been weighed, for example in connection with detergents and cleaning agents. In this context, reference is made to the publication by Stein and Baumann "alpha-sulfonated fatty acids and esters: Manufacturing Process, Properties and Applications" J. At the . Oil Chem. Soc. 1975, 52, 323 to 329 and the primary literature cited therein. Already here, reference is made to the good eco-toxicological properties of alpha-di-salt, emphasizing the high biodegradability, the low acute oral toxicity and the good skin tolerance. From the more recent literature on this class of compounds, EP-A2 0 302 402 and 0 302 403 may be named, in which information about the acute aquatic toxicity of the sodium di-salts, determined on goldorphes and daphnia, can be found. The di-salts in these last-mentioned publications are recommended for use in detergents and cleaning agents with improved ecological compatibility for textile washing. US Pat. No. 1,926,442, the publication of A., Should be taken from the extensive state of the art for the production of such di-salts. J. Stirton "alpha-sulfo fatty acids and derivatives, synthesis, properties and use" in J. At the. Oil Chem. Soc. 1962, 39, 490 to 496 and the literature cited there. In particular, the sulfonation of fatty acids with a deficit of the sulfonating agent is also known - usually based on SO. - Where mixtures of di-salt and soap are obtained, see, for example, GB-PS 1 338 935. It is also known that, with regard to the solubility of such di-salts, there are differences between the soaps formed with 1-valent cations, in particular with alkali metal salts, on the one hand, and the soaps formed with polyvalent cations, in particular the alkaline earth metals and / or aluminum and especially calcium as a cationic salt form. The di-salts of such polyvalent cations are comparatively poorly soluble compared to the sodium di-salts. By adding calcium ions and also magnesium ions to an aqueous solution of the sodium di-salts, the corresponding di-salts of the alkaline earth metals are precipitated. This known precipitation reaction is used, for example, in the field of textile detergents and cleaning agents, where soluble di-salt compounds are used as builder components for trapping the calcium ions from the washing liquor, compare, for example, EP-B1 0 070 1 90 and 0 070 191.
Keiner dieser Vorschläge aus dem Stand der Technik gibt Hinweise auf die besondere Brauchbarkeit von Alpha-Sulfofettsäure-Di-Salzen sowohl in ihrer löslichen Ausführungsform (insbesondere Alkali-Di-Salze) als auch gerade in ihren vergleichsweise unlöslichen Ausführungsformen ( Di-Salze mehrwertiger Ionen , insbesondere des Calciums und/oder des Magnesiums) als O/W-Emulgatoren bzw . W/O-Emulgatoren in Wasser und Öl enthaltenden Mischphasen der hier betroffenen Art und des hier betroffenen Anwendungszweckes . Erstaunlich ist das insbesondere auf dem Hintergrund des an sich bekannten Wissens , entsprechende nicht- sulfonierte Fettsäureseifen - beispielsweise entsprechenden Natriumseifen oder die vergleichsweise die schwerlöslichen Calciumseifen von höheren Fettsäuren - als Emulgatoren bzw. Emulgatorbestandtei l in beispielsweise Bohrspülungssystemen einzusetzen .None of these proposals from the prior art gives any indication of the particular usefulness of alpha-sulfofatty acid di-salts both in their soluble embodiment (in particular alkali di-salts) and precisely in their comparatively insoluble embodiments (di-salts of polyvalent ions, especially calcium and / or magnesium) as O / W emulsifiers or. W / O emulsifiers in mixed phases containing water and oil of the type concerned and the application concerned. This is astonishing, especially against the background of the knowledge known per se, of using corresponding non-sulfonated fatty acid soaps - for example corresponding sodium soaps or the comparatively sparingly soluble calcium soaps of higher fatty acids - as emulsifiers or emulsifier components in, for example, drilling fluid systems.
Die Erfindung macht wie angegeben gezielt Gebrauch von diesen an sich bekannten löslichen oder schwerlöslichen Salzen von Alpha-Sulfofett- säuren ( Di-Salze) und ermöglicht damit beispielsweise die nachhaltige Stabilisierung von Öl-basierten W/O-I nvert-Emulsionen unter Verzicht auf die heute in weitem Umfang üblichen N-haltigen Emulgatorsysteme, deren Verträglichkeit gerade im besonders empfindlichen marinen Ökosystem nicht unumstritten ist .As stated, the invention makes targeted use of these known or poorly soluble salts of alpha-sulfofatty acids (di-salts), which are known per se, and thus make it possible, for example, to stabilize oil-based W / OI invert emulsions in a sustainable manner, without the use of the in widely used N-containing emulsifier systems, their Compatibility is not uncontroversial, especially in the particularly sensitive marine ecosystem.
Die jetzt für den erfindungsgemäßen Einsatzzweck zu verwendenden Di- Salze können durch die nachfolgende allgemeine Formel ( I ) charakteri¬ siert werdenThe di-salts now to be used for the purpose of the invention can be characterized by the following general formula (I)
R-CH (S03M )-C02M ( I ) wobei in dieser Formel R die nachfolgende Bedeutung hat : Lineares und/oder verzweigtes Alkyl , das gesättigt und/oder olefinisch ungesättigt sein kann , vorzugsweise jedoch wenigstens überwiegend gesättigt ist und wenigstens 4 C-Atome im Rest R aufweist. Bevorzugt sind entsprechende Reste R mit 6 bis 22 C-Atomen .R-CH (S0 3 M) -C0 2 M (I) wherein in this formula R has the following meaning: linear and / or branched alkyl, which can be saturated and / or olefinically unsaturated, but is preferably at least predominantly saturated and at least 4 carbon atoms in the radical R. Corresponding radicals R having 6 to 22 carbon atoms are preferred.
M steht für gleiche oαer verschiedene Kationen aus der Gruppe Alkali , Erdalkali (M/2 ) und/oder Aluminium (M/3 ) .M stands for the same or different cations from the group alkali, alkaline earth (M / 2) and / or aluminum (M / 3).
Als Einsatzmaterialien für die Gewinnung der oberflächenaktiven Di-Salze eignen sich natürliche und/oder synthetische Fettsäuren , die lineare Struktur haben und/oder verzweigt sind . Besondere Bedeutung wegen ihrer leichten Zugängiichkeit kommt hier den entsprechenden Fettsäuren natürlichen Ursprungs zu , wobei es sich hier im allgemeinen um Mi¬ schungen homologer Säuren eines vorgegebenen C-Zahlbereiches handelt, der durch das jeweilige Einsatzmaterial bestimmt ist. Die der Alpha- Sulfonierung zu unterwerfenden Carbonsäuren bzw. Carbonsäuregemische sind zweckmäßigerweise wenigstens weitgehend gesättigter Natur , wenn auch die Mitverwendung ungesättigter Komponenten nicht ausgeschlossen ist. Bei diesen ungesättigten Anteilen tritt dann in der Regel zusätzlich eine Ketten-innenständige Sulfierung ein .Suitable feedstocks for the production of the surface-active di-salts are natural and / or synthetic fatty acids which have a linear structure and / or are branched. The corresponding fatty acids of natural origin are of particular importance because of their easy accessibility, these generally being mixtures of homologous acids of a predetermined C number range, which is determined by the particular feed material. The carboxylic acids or carboxylic acid mixtures to be subjected to alpha-sulfonation are expediently at least largely saturated in nature, although the use of unsaturated components is also not excluded. With these unsaturated fractions, an internal sulfation usually occurs.
Besondere praktische Bedeutung haben Alpha-sulfonierte Carbonsäuren des Bereichs von wenigstens 6 C-Atomen ( R in der allgemeinen Formel ( I ) = 4) , wobei dem Bereich der Fettsäuren bzw. Fettsäuregemische von C_ bis C- besondere praktische Bedeutung zukommt. Di-Salze , die we¬ nigstens antei lsweise oder vorzugsweise überwiegend Fettsäurereste mit 10 und mehr C-Atomen , vorzugsweise mit wenigstens 12 bis 14 C-Atomen aufweisen , sind bevorzugte Einsatzmaterialien für die erfindungsgemäß zu verwendenden Emulgatorkomponenten . Fettsäurereste mit 1 6 bis 1 8 C- Atomen und insbesondere entsprechende gesättigte a lpha-sulfonierte Fettsäuresalze können sowohl aus technischen wie aus ökonomischen Gründen besondere Bedeutung haben . Ausgangsmaterialien für die Gewinnung zahlreicher in diese Unterklassen fallenden Monocarbonsäuren , insbesondere • loherer Kohlenstoffzahl , sind pflanzl iche und/oder tierische Ö le bzw . Fette, die bekanntlich im Normalfall als Triglyceride der Säuren bzw . Säuregemische anfallen . Genannt seien als Einsatzmaterialien für Fettsäuren natürlichen Ursprungs Kokosöl , Palmkernöl und/oder Ba- bassuöl sowie Fette bzw. Talge tierischen Ursprungs , insbesondere als Einsatzmaterialien für die Gewinnung von Monocarbonsäuren des überwie¬ genden Bereichs bis C. _ und dabei von im wesentlichen gesättigten Komponenten . Esteröle pflanzlichen Ursprungs auf Basis olefinisch 1 - und gegebenenfalls mehrfach ungesättigter Carbonsäuren des Bereichs von Cl fi__ü. sind beispielsweise Palmkernöl , Erdnußöl , Rizinusöl , Sonnen¬ blumenöl und insbesondere Rüböl . Fettsäuren dieser Art bedürfen zur selektiven Alpha-Sulfonierung üblicherweise zunächst einer Hydrierung . Aber auch auf synthetischem Weg gewonnene geradkettige und/oder ver¬ zweigte Carbonsäuren , die beispielsweise durch Oxidation aus primär gewonnenen Synthesealkoholen von der Art der Oxoalkohole und/oder Ziegleralkohole herstellbar sind , sind für die Gewinnung der Di-Salze und damit für deren Einsatz im Sinne des erfindungsgemäßen Handelns als Emulgatoren für insbesondere Bohrspülungen brauchbare Komponen¬ ten .Alpha-sulfonated carboxylic acids in the range of at least 6 carbon atoms (R in the general formula (I) = 4) are of particular practical importance, the range of fatty acids or fatty acid mixtures from C_ to C- being of particular practical importance. Di-salts which have at least partially or preferably predominantly fatty acid residues with 10 and more carbon atoms, preferably with at least 12 to 14 carbon atoms, are preferred starting materials for the compounds according to the invention using emulsifier components. Fatty acid residues with 1 6 to 1 8 C atoms and in particular corresponding saturated a lpha-sulfonated fatty acid salts can be of particular importance for both technical and economic reasons. Starting materials for the extraction of numerous monocarboxylic acids falling into these subclasses, in particular • higher carbon numbers, are vegetable and / or animal oils or. Fats, which are known as triglycerides of the acids or. Acid mixtures arise. Coconut oil, palm kernel oil and / or baseball oil and fats or tallow of animal origin may be mentioned as starting materials for fatty acids of natural origin, in particular as starting materials for the production of monocarboxylic acids of the predominant range up to C. _ and thereby of essentially saturated components. Ester oils of vegetable origin based on olefinically 1 - and optionally polyunsaturated carboxylic acids in the range of C l fi __ ü . are for example palm kernel oil, peanut oil, castor oil, sunflower oil and in particular rapeseed oil. Fatty acids of this type usually require hydrogenation for selective alpha sulfonation. However, straight-chain and / or branched carboxylic acids obtained by synthetic means, which can be produced, for example, by oxidation from primarily obtained synthetic alcohols of the oxo alcohol and / or Ziegleral alcohol type, are useful for the extraction of the di-salts and thus for their use of the action according to the invention as emulsifiers for components usable in particular for drilling fluids.
Di-Salze der durch die Erfindung betroffenen Art fallen bei ihrer Syn¬ these im praktischen Verfahren in der Regel als Alkalisalz und dabei insbesondere in der Form der Natrium-Di-Salze an. Die erfindungsgemäß besonders wichtigen Di-Salze mehrwertiger Kationen und insbesondere die entsprechenden Erdalkali-Di-Salze können aus der freien Säure und/oder durch an sich bekannte Umsetzung der Natrium aize mit entsprechenden Erdalkaliverbindungen , insbesondere löslichen Erdalkalisalzen, gewonnen werden . Dabei ist es möglich , die entsprechenden Di-Salze mehrwertiger Kationen in getrennter Reaktion herzustellen und als vorgebildete schwerlösliche Di-Salze beispielsweise im Bohrschlamm einzusetzen . Es - QDi-salts of the type affected by the invention are obtained in their synthesis in the practical process as an alkali salt, and in particular in the form of the sodium di-salts. The di-salts of polyvalent cations which are particularly important according to the invention and in particular the corresponding alkaline earth di-salts can be obtained from the free acid and / or by reaction of the sodium aize known per se with corresponding alkaline earth metal compounds, in particular soluble alkaline earth metal salts. It is possible to produce the corresponding di-salts of polyvalent cations in a separate reaction and to use them as pre-formed, poorly soluble di-salts, for example in the drilling mud. It - Q
hat sich allerdings als besonders vortei lhaft erwiesen , die Möglichkeit der in-situ-Ausbi !dung solcher Di-Salze mehrwertiger Kationen auszu¬ nutzen . An dem nachfolgenden Beispiel sei das verdeutlicht :However, it has proven to be particularly advantageous to utilize the possibility of in-situ formation of such di-salts of polyvalent cations. This is illustrated in the following example:
Die wäßrige disperse Phase in Öl-basierten Bohrspülungen vom Invert- Typ ist im allgemeinen im praktischen Einsatz mit gelösten Salzen , insbesondere Calciumsalzen wie Calciumchlorid , beladen . Werden solche gelöste Erdalkalisalze enthaltenden wäßrigen Phasen beim Aufbau der Invert-Emulsion verwendet, so entstehen durch in-situ-Ausfällung die entsprechenden Erdalkalisalze der alpha-sulfonierten Fettsäuren auch dann , wenn diese Emulgatorkomponenten zunächst in der Form ihrer Na¬ triumsalze eingesetzt werden . Auf diese Weise ist nicht nur eine be¬ sonders ökonomische Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lehre mög¬ lich , es hat sich gezeigt , daß durch eine solche in-situ-Bi ldung der insbesondere als W/O-Emulgatoren-wirksamen Erdalkali-Di-Salze Theolo¬ gisch hochstabile I nvert-Emulsionen zugänglich sind . Gerade in dem hier dargestellten Fall einer solchen Salzaustauschreaktion wird ersichtlich , daß auch den Kalium-Di-Salzen als Einsatzmaterial besondere Bedeutung zukommen kann : Bei der Umsalzung im zuletzt beschriebenen Sinne ent¬ steht neben den als W/O-Emulgatoren-wirksamen Calcium-Di-Saizen das Kaliumchlorid , das in die wäßrige disperse Phase übergeht und hier ein bekannter bevorzugter Bestandteil zur Inhibierung wasserquellbarer Tone im Rahmen der Erschließung geologischer Vorkommen ist.The aqueous disperse phase in oil-based drilling fluids of the invert type is generally loaded with dissolved salts, in particular calcium salts such as calcium chloride, in practical use. If such aqueous phases containing dissolved alkaline earth metal salts are used in the construction of the invert emulsion, the corresponding alkaline earth metal salts of the alpha-sulfonated fatty acids are formed by in-situ precipitation even if these emulsifier components are initially used in the form of their sodium salts. In this way, not only a particularly economical implementation of the teaching according to the invention is possible, it has been shown that such in-situ formation of the alkaline earth di-salts, which in particular act as W / O emulsifiers, Theolo ¬ highly stable invert emulsions are accessible. Especially in the case of such a salt exchange reaction shown here, it can be seen that the potassium di-salts can also be of particular importance as starting material: in the salting process in the last-described sense, in addition to the calcium di-act as W / O emulsifiers -Saizen the potassium chloride, which passes into the aqueous disperse phase and is a well-known preferred component for inhibiting water-swellable clays in the context of the development of geological deposits.
Die Emulgatoren auf Di-Salzbasis werden in einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform als die wesentlichen Emulsionstyp-bildenden und Emulsions¬ stabilisierenden Komponenten eingesetzt. Die erfindungsgemäße Lehre erfaßt allerdings auch Mischsysteme , in denen Di-Salze mit anderen Emulgatorkomponenten zum Einsatz kommen . Bevorzugt sind diese andere Emulgatorkomponenten ihrerseits ökologisch verträglich , verwiesen sei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die ältere Anmeldung P 40 03 028.8 (D 8158) der Anmelderin , in der ausgewählte Emulgatoren auf Etherbasis für öl-basierte Invert-Emulsionen beschrieben sind . Ein anderes Beispiel für geeignete Co-Emulgatoren sind die in der parallelen Patentanmeldung . . . ( D 9223) beschriebenen oberflächenaktiven AI kylglycosid Verbindungen . Besonders geeignete Co-Emulgatoren können Salze - insbesondere entsprechende Salze - von Fettsäuren natürlichen und/oder synthetischen U rsprungs sein . I n wirtschaftlicher Weise werden entsprechende Emulgatorgemische etwa im Sinne der eingangs zitierten GB-PS 1 338 935 durch eine nur anteilsweise Umsetzung des Fettsäureausgangsmaterials zum alpha-sulfonierten Reaktionsprodukt erhalten . Die Erfindung umfaßt aber auch die Zumischung beliebiger Fettsäuren bzw . Fettsäuresalze als Co-Emulgator zu den jewei ligen Wirkstoffmischungen , wobei sich hier ins¬ besondere auch die Mitverwendung ungesättigter, geradkettiger und/oder verzweigter Fettsäuren als problemlos erweist.In a preferred embodiment, the di-salt-based emulsifiers are used as the essential emulsion-type-forming and emulsion-stabilizing components. However, the teaching according to the invention also covers mixed systems in which di-salts with other emulsifier components are used. These other emulsifier components are in turn preferably ecologically compatible, in this connection reference is made, for example, to the applicant's earlier application P 40 03 028.8 (D 8158), in which selected ether-based emulsifiers for oil-based invert emulsions are described. Another example of suitable co-emulsifiers are those in the parallel patent application. , , (D 9223) described surface-active AI alkyl glycoside compounds. Particularly suitable co-emulsifiers can be salts - in particular corresponding salts - of fatty acids of natural and / or synthetic origin. In an economical manner, corresponding emulsifier mixtures are obtained, for example, in the sense of GB-PS 1 338 935 cited at the beginning, by only partially converting the fatty acid starting material into the alpha-sulfonated reaction product. The invention also includes the admixture of any fatty acids or. Fatty acid salts as co-emulsifiers for the respective active ingredient mixtures, the use of unsaturated, straight-chain and / or branched fatty acids in particular also proving to be problem-free here.
Werden solche Emuigatorengemische eingesetzt, dann bilden in bevor¬ zugten Ausführungsformen der Erfindung die Di-Salze wenigstens etwa 1 0 Gew . -% , vorzugsweise wenigstens etwa 50 Gew . -% des jeweiligen Emul- gatorsystems .If such emulsifier mixtures are used, then in preferred embodiments of the invention the di-salts form at least about 10% by weight. -%, preferably at least about 50 wt. -% of the respective emulsifier system.
Die Di-Salze können in Mengen von etwa 0 , 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Flüssigphasen Wasser und Öl , Verwendung finden . Bevor¬ zugte Mengen liegen im Bereich von etwa 0 , 5 bis 5 Gew. -% der Emulga- torkomponente , wobei dem Bereich von etwa 1 bis 3 Gew . -% des Emulga- tors - wiederum bezogen auf die Summe von Wasser + Öl - besondere Be¬ deutung zukommt.The di-salts can be used in amounts of about 0.1 to 10% by weight, based on the sum of the liquid phases water and oil. Preferred amounts are in the range from about 0.5 to 5% by weight of the emulsifier component, the range from about 1 to 3% by weight. % of the emulsifier - again based on the sum of water + oil - is of particular importance.
Eine wichtige Erleichterung für die wirtschaftliche Herstellung der erfindungsgemäßen Emulgatoren liegt im Verzicht auf die Bleiche der primär anfallenden Reaktionsprodukte, die nach dem druckschriftlichen Stand der Technik zur Herstellung dieser Emulgatorklasse als wesent¬ licher Verfahrensschritt angesehen wird. Das Herstellungsverfahren für Di-Salze enthaltende Wirkstoffgemische im erfindungsgemäßen Sinne kann sich dementsprechend auf die Verfahrensstufe der Sulfonierung und Salzbildung einschränken . Das Reaktionsrohprodukt kann unmittelbar der technischen Verwertung zugeführt werden.An important relief for the economical production of the emulsifiers according to the invention lies in the fact that the primary reaction products which are obtained are not bleached, which is regarded as an essential process step according to the state of the art in writing for the production of this class of emulsifiers. The production process for active ingredient mixtures containing di-salts in the sense of the invention can accordingly be restricted to the process step of sulfonation and salt formation. The crude reaction product can be sent directly for industrial use.
In der eingangs besonders herausgestellten bevorzugten Ausführungs¬ form werden die jeweiligen Ölphasen durch die in den zitierten älteren Anmeldungen der Anmelderin beschriebenen ökologisch verträglichen Esteröle , oleophi len Alkohole und/oder Ether gebildet. Unter Einsatz dieser Mittel betrifft die Erfindung dann die im Temperaturbereich von 5 bis 20 C fließ- und pumpfähigen Bohrlochbehandlungsmittel , insbeson¬ dere Bohrspülungen auf Basis entweder einer geschlossenen Ölphase, insbesondere in Abmischung mit einer dispersen wäßrigen Phase (W/O-Inverttyp) oder einer dispersen Ölphase in einer geschlossenen wäßrigen PhaseIn the preferred embodiment which was particularly emphasized at the outset, the respective oil phases are replaced by those in the older ones cited Applications of the applicant described ecologically compatible ester oils, oleophi len alcohols and / or ethers formed. Using these agents, the invention then relates to the borehole treatment agents which are flowable and pumpable in the temperature range from 5 to 20 ° C., in particular drilling fluids based on either a closed oil phase, in particular in a mixture with a disperse aqueous phase (W / O invert type) or one disperse oil phase in a closed aqueous phase
(O/W-Emulsionstyp)(O / W emulsion type)
Die ökologisch verträglichen Öle bzw . Ölphasen decken bezüglich ihrer möglichen physikalischen Beschaffenheit einen breiten Bereich ab . Die Erfindung umfaßt einerseits Ölphasen , die auch bei niederen Tempera¬ turen fließ- und pumpfähig sind . Hier liegen insbesondere Vertreter , die für die Herstellung von W/O-Emulsionen geeignet sind. Aber auch hoch¬ viskose bis feste Ölphasen bzw. Materialien dieser Art können im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre mitverwendet werden. Beispielhaft sind hier die folgenden Überlegungen :The ecologically compatible oils or. Oil phases cover a wide range of possible physical properties. On the one hand, the invention comprises oil phases which are flowable and pumpable even at low temperatures. Representatives who are suitable for the production of W / O emulsions are located here in particular. However, highly viscous to solid oil phases or materials of this type can also be used in the context of the teaching according to the invention. The following considerations are exemplary:
Für Wasser-basierte O/W-Emulsionsspülungen ist eine hohe Beweglichkeit der dispersen ölphase nicht erforderlich , gegebenenfalls sogar nicht einmal erwünscht. Beispielsweise zur Sicherstellung guter Schmiereigen¬ schaften können vergleichsweise viskos eingestellte ölphasen vorteilhaft sein . Eine andere Möglichkeit des Einsatzes hochviskoser oder gar fester ökologisch verträglicher ölphasen ist dann gegeben , wenn die jeweils im Fertigprodukt betroffene ölphase nur anteilsweise aus diesen hochvis¬ kosen bis festen Vertretern abbaubarer Ester, Alkohole und/oder Ether gebi ldet wird , die ihrerseits in Abmischung mit vergleichsweise dünn¬ flüssigen ölen dieser Art vermischt sind .A high mobility of the disperse oil phase is not necessary for water-based O / W emulsion rinses, and may not even be desirable. For example, to ensure good lubricating properties, comparatively viscous oil phases can be advantageous. Another possibility of using highly viscous or even solid, ecologically compatible oil phases is when the oil phase concerned in the finished product is only partially formed from these highly viscous to solid representatives of degradable esters, alcohols and / or ethers, which in turn are mixed with them comparatively thin liquid oils of this type are mixed.
Einheitlich gilt allerdings für alle erfindungsgemäß zu verwendenden Ölphasen bzw. ölmischphasen , daß Flammpunkte von wenigstens etwa 100 °C und vorzugsweise Flammpunkte oberhalb etwa 135 °C aus Sicher¬ heitsgründen im Betrieb gefordert werden. Deutlich darüberl iegende Werte , insbesondere solche oberhalb 150 C können besonders zweckmäßig sein . Einheitlich gilt weiterhin für die verschiedenen potentiell Hydrolyse-gefährdeten Ölphasen , die im erfindungsgemäßen Rahmen eingesetzt werden können , daß aas Erfordernis der ökologischen Verträglichkeit nicht nur für die Einsatzverbindung , also beispielsweise das jewei ls gewählte Esteröl oder Gemisch von Esterölen erfüllt ist, sondern daß ..jch bei einer partiellen Verseifung im praktischen Einsatz keine toxikologischen und insbesondere keine inhalations-toxikologischen Gefährdungen ausgelöst werden . Es ist im Rahmen der genannten älteren Anmeldungen ausführl ich geschildert, daß hier insbesondere die verschiedenen Vertreter der Esteröle angesprochen sind , wobei hier wiederum monofunktionellen Alkoholen aus der Esterbildung besondere Bedeutung zukommt. Monofunktionelle Alkohole sind im Vergleich zu polyfunktionellen Alkoholen in ihren niederen Gliedern hochflüchtig , so daß durch eine Partialhydrolyse hier sekundäre Gefährdungen auftreten könnten . Bevorzugt sind dementsprechend in den Klassen der verschiedenen Esteröle mitverwendete monofunktionelle Alkohole bzw. die entsprechenden Reste dieser Alkohole so gewählt, daß sie im Molekül wenigstens 6 C-Atome , vorzugsweise wenigstens 8 C-Atome besitzen .However, uniformly for all oil phases or oil-mixed phases to be used according to the invention, flash points of at least about 100 ° C. and preferably flash points above about 135 ° C. are required in operation for safety reasons. Values that lie clearly above this, especially those above 150 ° C., can be particularly high be appropriate. For the various oil phases which are potentially at risk of hydrolysis and which can be used in the context of the invention, it is uniform that the requirement of ecological compatibility is met not only for the compound used, for example the selected ester oil or mixture of ester oils, but that .. In the case of partial saponification in practical use, no toxicological and in particular no inhalation-toxicological hazards are triggered. In the context of the older applications mentioned, I have described in detail that the various representatives of the ester oils are addressed here, monofunctional alcohols from ester formation being of particular importance here. Compared to polyfunctional alcohols, monofunctional alcohols are highly volatile in their lower limbs, so that secondary hazards could arise here from partial hydrolysis. Accordingly, monofunctional alcohols used in the classes of the various ester oils or the corresponding residues of these alcohols are preferably selected such that they have at least 6 C atoms, preferably at least 8 C atoms, in the molecule.
Für Invert-Bohrspülungen der erfindungsgemäß betroffenen Art gilt unabhängig von der bestimmten Beschaffenheit der geschlossenenFor invert drilling fluids of the type concerned according to the invention, regardless of the specific nature of the closed one, the following applies
Ölphase , daß sie in bevorzugten Ausführungsformen eine PlastischeOil phase that in preferred embodiments they are plastic
Viskosität (PV) im Bereich von etwa 10 bis 60 mPas und eine FließgrenzeViscosity (PV) in the range of about 10 to 60 mPas and a yield point
2 (Yield Point YP) im Bereich von 5 bis 40 lb/100 ft - jeweils bestimmt bei 50 C - aufweisen .2 (Yield Point YP) in the range from 5 to 40 lb / 100 ft - each determined at 50 C -.
Als ökologisch verträgliche und bei niederen Temperaturen gut flie߬ fähige Ölphase haben sich insbesondere Esteröle von Monocarbonsäuren erwiesen , die dann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sich aus wenigstens einer der nachfolgenden Unterklassen ableiten :Ester oils of monocarboxylic acids, which in a preferred embodiment of the invention are then derived from at least one of the following subclasses, have proven to be ecologically compatible and free-flowing at low temperatures.
a ) Ester aus C, ς-Monocarbonsäuren und 1 - und/oder mehrfunktionel- len Alkoholen , wobei Reste aus 1 -we rtigen Alkoholen wenigstens 6 , bevorzugt wenigstens 8 C-Atome aufweisen und die mehrwertigen Alkohole bevorzugt 2 bis 6 C-Atome im Molekül besitzen . b) Ester aus Monocarbonsäuren synthetischen und/oder natürlichen Ur¬ sprungs mit 6 bis 16 C-Atomen , insbesondere Ester entsprechender aliphatisch gesättigter Monocarbonsäuren und 1 - und/oder mehr- funktionel len Alkoholen der unter a ) genannten Art , c ) Ester olefinisch 1 - und/oder mehrfach ungesättigter Monocarbon¬ säuren mit wenigstens 16 , insbesondere 16 bis 24 C-Atomen und insbesondere monofunktionellen geradkettigen und/oder verzweigten Alkoholen .a) esters of C, ς -monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols, where residues of 1-% alcohols have at least 6, preferably at least 8, C atoms and the polyhydric alcohols preferably have 2 to 6 C atoms in the Own molecule. b) esters from monocarboxylic acids of synthetic and / or natural origin with 6 to 16 carbon atoms, in particular esters of corresponding aliphatic saturated monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols of the type mentioned under a), c) olefinic esters 1 - and / or polyunsaturated monocarboxylic acids with at least 16, in particular 16 to 24, carbon atoms and in particular monofunctional straight-chain and / or branched alcohols.
Ausgangsmaterialien für die Gewinnung zahlreicher in diese Unterklassen fallenden Monocarbonsäuren , insbesondere höherer Kohlenstoffzahl , sind pflanzliche und/oder tierische Öle. Genannt seien Kokosöl , Palmkernöl und/oder Babassuöl , insbesondere als Einsatzmaterialien für die Gewin¬ nung von Monocarbonsäuren des überwiegenden Bereichs bis C_. ~ und von im wesentlichen gesättigten Komponenten. Pflanzliche Esteröie, insbesondere für olefinisch 1 - und gegebenenfalls mehrfach ungesättigte Carbonsäuren des Bereichs von C- ,. -„ sind beispielsweise Palmöl , Erd¬ nußöl , Rizinusöl , Sonnenblumenöl und insbesondere Rüböl . Aber auch synthetisch gewonnene Komponenten sind sowohl auf der Carbonsäure¬ seite als auf der Seite der Alkohole wichtige Strukturelemente für ökologisch verträgliche Ölphasen .Vegetable and / or animal oils are the starting materials for the production of numerous monocarboxylic acids falling in these subclasses, in particular a higher carbon number. Coconut oil, palm kernel oil and / or babassu oil may be mentioned, in particular as starting materials for the production of monocarboxylic acids of the predominant range up to C_. ~ and essentially saturated components. Vegetable ester oil, especially for olefinically 1 - and optionally polyunsaturated carboxylic acids in the range of C-,. - “are, for example, palm oil, peanut oil, castor oil, sunflower oil and in particular rapeseed oil. However, synthetically obtained components are also important structural elements for ecologically compatible oil phases, both on the carboxylic acid side and on the alcohol side.
Additive in der Öl-basierten bzw. Wasser-basierten SpülungAdditives in the oil-based or water-based rinse
I nvert-Bohrspülschlämme enthalten üblicherweise zusammen mit der ge¬ schlossenen ölphase die feindisperse wäßrige Phase in Mengen von etwa 5 bis 50 Gew. -%. In Wasser-basierten Emulsionsspülungen liegt die dis¬ perse Ölphase üblicherweise in Mengen von wenigstens etwa 1 bis 2 Gew . -% , häufig in Mengen von wenigstens etwa 5 Gew . -% bei einer Ober¬ grenze des Ölantei ls von etwa 40 bis 50 Gew. -% vor - Gew. -! jeweils bezogen auf die Summe der unbeschwerten Flüssigantei le Öl/Wasser.Invert drilling muds usually contain, together with the closed oil phase, the finely dispersed aqueous phase in amounts of about 5 to 50% by weight. In water-based emulsion rinses, the disperse oil phase is usually in amounts of at least about 1 to 2% by weight. -%, often in amounts of at least about 5% by weight. -% at an upper limit of the oil content of approximately 40 to 50% by weight before -% by weight! in each case based on the total of the carefree liquid parts oil / water.
Neben dem Wassergehalt kommen alle für vergleichbare Spülungstypen vorgesehenen Additive in Betracht. Diese Additive können wa= 5eriöslich , öllöslich und/oder wasser- bzw. öldispergierbar sein . Übliche Additive sind neben den erfindungsgemäß definierten Emulgato¬ ren beispielsweise fluid-loss-Additive , Strukturviskosität aufbauende lösliche und/oder unlösliche Stoffe , Alkalireserven , Mittel zur I nhi¬ bierung des unerwünschten Wasseraustausches zwischen erbohrten Formationen - z. B Wasser-quellbare Tone und/oder Salzschichten - und der z . B . Wasser-basierten Spülflüssigkeit, Netzmittel zum besseren Auf¬ ziehen der emuigierten Ölphase auf Feststoffoberflächen , z . B . zur Ver¬ besserung der Schmierwirkung , aber auch zur Verbesserung des oleo- phi len Verschlusses freigelegter Gesteinsformationen , bzw . Gesteins¬ flächen , Bioeide, beispielsweise zur Hemmung des bakteriellen Befal ls von O/W-Emulsionen und dergleichen . I m einzelnen ist hier auf den ein¬ schlägigen Stand der Technik zu verweisen , wie er beispielsweise in der eingangs zitierten Fachliteratur ausführlich beschrieben wird , siehe hierzu insbesondere Gray und Dariey , aao. , Kapitel 11 , "Dri lling Fluid Components" . Nur auszugsweise sei dementsprechend zitiert:In addition to the water content, all additives intended for comparable flushing types can be considered. These additives can be water soluble, oil soluble and / or water or oil dispersible. In addition to the emulsifiers defined in accordance with the invention, customary additives are, for example, fluid loss additives, soluble and / or insoluble substances which build up structural viscosity, alkali reserves, means for inhibiting the undesired water exchange between drilled formations - e.g. B water-swellable clays and / or salt layers - and the z. B. Water-based rinsing liquid, wetting agent for better absorption of the emitted oil phase on solid surfaces, e.g. B. to improve the lubricating effect, but also to improve the oleophilic closure of exposed rock formations, or. Rock surfaces, bioeids, for example for inhibiting the bacterial attack by O / W emulsions and the like. In particular, reference should be made here to the relevant prior art, as described in detail, for example, in the specialist literature cited at the beginning, see in particular Gray and Dariey, op. , Chapter 11, "Triplet Fluid Components". Accordingly, only excerpts are quoted:
Feindisperse Zusatzstoffe zur Eröhung der Spülungsdichte : Weit ver¬ breitet ist das Bariumsulfat ( Baryt) , aber auch Calciumcarbonat ( Calcit) oder das Mischcarbonat von Calcium und Magnesium ( Dolomit) finden Verwendung .Finely dispersed additives for increasing the flushing density: Barium sulfate (barite) is widely used, but calcium carbonate (calcite) or the mixed carbonate of calcium and magnesium (dolomite) are also used.
Mittel zum Aufbau der Strukturviskosität, die gleichzeitig auch als fluid-loss-Additive wirken : In erster Linie ist hier Bentonit bzw . hy- drophobierter Bentonit zu nennen. Für Salzwasserspülungen kommt ande¬ ren vergleichbaren Tonen , insbesondere Attapulgit und Sepiolith in der Praxis beträchtliche Bedeutung zu .Means to build up the intrinsic viscosity, which also act as fluid loss additives: Bentonite or. to name hydrophobic bentonite. Other comparable clays, in particular attapulgite and sepiolite, are of considerable importance in practice for salt water rinsing.
Auch der Mitverwendung organischer Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs kann beträchtliche Bedeutung in die¬ sem Zusammenhang zukommen . Zu nennen sind hier insbesondere Stärke oder chemisch modifizierte Stärken , Cellulosederivate wie Carboxy- methylcelluiose , Guargum, Xanthangum oder auch rein synthetische was¬ serlösliche und/oder wasserdispergierbare Polymerverbindungen , insbe¬ sondere von der Art der hochmolekularen Polyacrylamidverbindungen mit oder ohne anionische bzw. kationische Modifikation . Verdünner zur Viskositätsregulierung : Die sogenannten Verdünner kön¬ nen organischer oder anorganischer Natur sein , Beispiele für organische Verdünner sind Tannine und/oder Quebracho-Extrakt. Weitere Beispiele hierfür sind Lignit und Lignitderivate , insbesondere Lignosulfonate. Wie zuvor allerdings angegeben , wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf die Mitverwendung toxischer Komponenten gerade hier verzichtet , wobei hier in erster Linie die entsprechenden Salze mit toxischen Schwermetallen wie Chrom und/oder Kupfer zu nennen sind . Ein Beispiel für anorganische Verdünner sind Polyphosphatverbindungen .The use of organic polymer compounds of natural and / or synthetic origin can also be of considerable importance in this context. In particular, starch or chemically modified starches, cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, guar gum, xanthan gum or also purely synthetic water-soluble and / or water-dispersible polymer compounds are to be mentioned here, in particular of the type of high molecular weight polyacrylamide compounds with or without anionic or cationic modification . Thinner for viscosity regulation: The so-called thinners can be organic or inorganic in nature, examples of organic thinners are tannins and / or quebracho extract. Further examples of this are lignite and lignite derivatives, in particular lignosulfonates. However, as stated above, in a preferred embodiment of the invention, the use of toxic components is dispensed with here, the corresponding salts with toxic heavy metals such as chromium and / or copper being primarily mentioned here. An example of inorganic thinners are polyphosphate compounds.
Den unerwünschten Wasseraustausch mit beispielsweise Tonen inhibie¬ rende Zusatzstoffe : I n Betracht kommen hier die aus dem Stand der Technik zu öl- und wasserbasierten Bohrspülungen bekannten Zusatz¬ stoffe. I nsbesondere handelt es sich dabei um Halogenide und/oder Carbonate der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle , wobei entsprechenden Kaliumsalzen gegebenenfalls in Kombination mit Kalk besondere Bedeutung zukommen kann .The undesired water exchange with, for example, clay-inhibiting additives: Here, the additives known from the prior art for oil- and water-based drilling fluids come into consideration. In particular, these are halides and / or carbonates of the alkali and / or alkaline earth metals, the corresponding potassium salts, if appropriate in combination with lime, being particularly important.
Verwiesen sei beispielsweise auf die entsprechenden Veröffentlichungen in " Petroleum Eπgineer I nternational" , September 1987, 32 - 40 und "World Oi l" , November 1983 , 93 - 97.Reference is made, for example, to the corresponding publications in "Petroleum Engineer International", September 1987, 32-40 and "World Oil", November 1983, 93-97.
Alkalireserven : In Betracht kommen hier auf das Gesamtverhalten der Spülung abgestimmte anorganische und/oder organische Basen , insbeson¬ dere entsprechende basische Salze bzw. Hydroxide von Alkali- und/oder Erdalkalimetallen sowie organische Basen . Art und Menge dieser basi¬ schen Komponenten sind dabei in bekannter Weise so gewählt und auf¬ einander abgestimmt, daß die Bohrlochbehandlungsmittel auf einen pH-Wert im Bereich von etwa neutral bis mäßig-basisch , insbesondere auf den Bereich von etwa 7,5 bis 1 1 eingestellt sind.Alkali reserves: Here, inorganic and / or organic bases matched to the overall behavior of the rinse, in particular corresponding basic salts or hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals, and organic bases are considered. The type and amount of these basic components are selected and matched in a known manner so that the borehole treatment agents have a pH in the range from approximately neutral to moderately basic, in particular in the range from approximately 7.5 to 1 1 are set.
Die Menge der jeweils eingesetzten Hilfs- und Zusatzstoffe bewegt sich grundsätzlich im üblichen Rahmen und kann damit der zitierten ein¬ schlägigen Literatur entnommen werden . B e i s p i e l eThe amount of auxiliaries and additives used in each case is generally within the usual range and can therefore be found in the relevant literature cited. Examples
In den nachfolgenden Beispielen 1 und 2 werden unter Einhaltung einer Standardrezeptur für Öl-basierte Bohrspülsysteme vom W/O-Typ entspre¬ chende Bohrspüisysteme zusammengestellt, wobei die geschlossene Öl¬ phase jeweils αurch einen ausgewählten oleophilen Carbonsäureester der nachfolgenden Definition gebildet ist:In Examples 1 and 2 below, corresponding drilling fluid systems are compiled in compliance with a standard formulation for oil-based drilling fluid systems of the W / O type, the closed oil phase being formed in each case by a selected oleophilic carboxylic acid ester of the following definition:
Estergemisch aus im wesentlichen gesättigten Fettsäuren auf Basis Palmkern und 2-Ethylhexanol, das zum weitaus überwiegenden Teil auf C..,.. -Fettsäuren zurückgeht und der folgenden Spezifikation ent¬ spricht:Ester mixture of essentially saturated fatty acids based on palm kernel and 2-ethylhexanol, which largely derives from C .., .. fatty acids and corresponds to the following specification:
C8: 3,5 bis 4,5 Gew.-%C 8 : 3.5 to 4.5% by weight
C : 3,5 bis 4,5 Gew.-%C: 3.5 to 4.5% by weight
C12: 65 bis 70 Gew.-%C 12 : 65 to 70% by weight
Cj : 20 bis 24 Gew.-%C j : 20 to 24% by weight
C • ca. 2 Gew.-%C • approx. 2% by weight
I DI D
C • 0,3 bis 1 Gew.-% i oC • 0.3 to 1% by weight io
Das Estergemisch liegt als hellgelbe Flüssigkeit mit einem Flammpunkt oberhalb 165 °C und einer Viskosität (Brookfield 20 °C) von 7 bis 9 cp vor.The ester mixture is a light yellow liquid with a flash point above 165 ° C and a viscosity (Brookfield 20 ° C) of 7 to 9 cp.
Am ungealterten und am gealterten Material werden die Viskositätskenn¬ werte wie folgt bestimmt:The viscosity characteristics of the unaged and aged material are determined as follows:
Messung der Viskosität bei 50 C in einem Fann-35-Viskosimeter der Fa. Baroid Drilling Fluids Inc.. Es werden in an sich bekannter Weise be¬ stimmt die Plastische Viskosität (PV), die Fließgrenze (YP) sowie dieMeasurement of the viscosity at 50 ° C. in a Fann-35 viscometer from Baroid Drilling Fluids Inc .. The plastic viscosity (PV), the flow limit (YP) and the
2 Gelstärke (lb/100 ft ) nach 10 sec. und 10 min . Bestimmt wird in Bei¬ spiel 1 weiterhin der fluid loss-Wert (HTHP). Die Alterung der jeweiligen Bohrspülung wird durch Behandlung für den Z Zeeiittrraauumm vvoonn 1166 hh I bei 125 C im Autoklaven - im sogenannten Roller- oven - vorgenommen ,2 gel strength (lb / 100 ft) after 10 sec. And 10 min. In example 1, the fluid loss value (HTHP) is also determined. The aging of the respective drilling fluid is carried out by treatment for the Z Zeeiittrraauumm vvoonn 1166 hh I at 125 C in an autoclave - in the so-called roller oven.
Die Bohrspülungssysteme werden gemäß der folgenden Grundrezeptur in an sich bekannter Weise zusammengestellt:The drilling fluid systems are assembled according to the following basic recipe in a manner known per se:
230 ml Carbonsäureester-Öl230 ml carboxylic acid ester oil
26 ml Wasser26 ml water
6 g organophiler Bentonit (GELTONE der Fa . Baroid Drilling6 g organophilic bentonite (GELTONE from Baroid Drilling
Fluids I nc. ) 12 g organophiler Lignit ( DURATONE der Fa. Baroid Drilling FluidsFluids I nc. ) 12 g organophilic lignite (DURATONE from Baroid Drilling Fluids
Inc. )Inc.)
2 g Kalk2 g of lime
6 g Emulgator auf Di-Salz-Basis6 g di-salt based emulsifier
3 g Co-Emulgator auf Basis C. „-Fettsäure - eingesetzt nur im Bei¬ spiel 2 346 g Baryt3 g of co-emulsifier based on C. "fatty acid - used only in example 2 346 g of barite
9 ,2 g CaCI2 x 2 H2O9.2 g CaCl 2 x 2 H 2 O
Der Emulgator auf Di-Saiz-Basis wird als C. - , g-Sulfofettsäure-Di- Natriumsalz eingebracht, wandelt sich jedoch bei der Aufbereitung des Bohrspülungssystems beim Zusatz von Calciumchlorid in das entspre¬ chende Calciu salz um.The di-Saiz-based emulsifier is introduced as C. -, g -sulfofatty acid disodium salt, but is converted into the corresponding calcium salt when the drilling fluid system is prepared when calcium chloride is added.
In den nachfolgenden Tabellen zu den Beispielen 1 und 2 sind die am ungealterten und am gealterten Material bestimmten Kennzahlen zusam¬ menfassend dargestellt. The key figures determined for the unaged and aged material are summarized in the tables below for Examples 1 and 2.
Beispiel 1example 1
HTHP 5 mlHTHP 5 ml
Beispiel 2Example 2

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verwendung oberflächenaktiver Alpha-Sulfofettsäure-Di-Salze (Di- Salze) als ökologisch verträgliche Emulgatoren vom W/O-Typ bzw. O/W-Typ in fließ- und pumpfähigen Bohrspülungen oder anderen fließfähigen Bohrlochbehandlungsmitteln, die zusammen mit einer wäßrigen Phase eine geschlossene oder disperse Ölphase aufweisen und für die umweltschonende Erschließung biologischer Lagerstät¬ ten, beispielsweise von Erdöl- bzw. Erdgasvorkommen geeignet sind.1. Use of surface-active alpha-sulfofatty acid di-salts (di-salts) as ecologically compatible emulsifiers of the W / O type or O / W type in flowable and pumpable drilling fluids or other flowable borehole treatment agents, which together with an aqueous phase have a closed or disperse oil phase and are suitable for the environmentally friendly development of biological deposits, for example of oil or gas deposits.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Di-Salze der Formel2. Embodiment according to claim 1, characterized in that di-salts of the formula
R-CH(S03M)-C02M (I) verwendet werden, in derR-CH (S0 3 M) -C0 2 M (I) can be used in the
R lineares und/oder verzweigtes Alkyl mit wenigstens 4 C-Atomen, vorzugsweise mit 6 bis 22 C-Atomen undR linear and / or branched alkyl having at least 4 carbon atoms, preferably having 6 to 22 carbon atoms and
M gleiche oder verschiedene Kationen von Alkali, Erdalkali (M/2) und/oder Aluminium (M/3) bedeuten.M is the same or different cations of alkali, alkaline earth (M / 2) and / or aluminum (M / 3).
3. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß für die Stabilisierung von W/O-Emulsionen mit geschlos¬ sener ölphase Di-Salze, insbesondere solche des Caiciums und/oder des Magnesiums eingesetzt werden, die wenigstens anteilsweise und vorzugsweise überwiegend Reste R aus der allgemeinen Formel (I) mit wenigstens 10 C-Atomen, vorzugsweise mit 10 bis 16 C-Atomen aufweisen, während für die Stabilisierung von O/W-Emulsionen mit geschlossener wäßriger Phase der Einsatz von Alkalimetall-Di- Salzen, insbesondere von Natrium-Di-Salzen bevorzugt ist.3. Embodiment according to claims 1 and 2, characterized gekennzeich¬ net that for the stabilization of W / O emulsions with closed oil phase di-salts, in particular those of calcium and / or magnesium are used, at least partially and preferably predominantly have radicals R from the general formula (I) with at least 10 C atoms, preferably with 10 to 16 C atoms, while for the stabilization of O / W emulsions with a closed aqueous phase the use of alkali metal di-salts, especially preferred of sodium di-salts.
4. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Di-Salze den wenigstens überwiegenden Emulgatoranteil bilden, dabei aber auch zusammen mit anderen, insbesondere biolo¬ gisch verträglichen W/O- bzw. O/W-Emulgatoren eingesetzt werden können, wobei insbesondere die entsprechenden Salze nicht-sulfo- nierter Fettsäuren als Co-Emulgatoren mitverwendet werden können .4. Embodiment according to claims 1 to 3, characterized gekennzeich¬ net that the di-salts form the at least predominant emulsifier, but are also used together with other, in particular biologically compatible W / O or O / W emulsifiers can, in particular the corresponding salts of non-sulfonated fatty acids can be used as co-emulsifiers.
5. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß Di-Salze in Mengen von 0 , 1 bis 10 Gew. -% , vorzugsweise von 0 ,5 bis 5 Gew. -% und insbesondere in Mengen von etwa 1 bis 3 Gew. -% - Gew. -% jeweils bezogen auf die Summe von Wasser und Öl - eingesetzt werden.5. Embodiment according to claims 1 to 4, characterized gekennzeich¬ net that di-salts in amounts of 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.5 to 5% by weight and in particular in amounts of about 1 to 3% by weight -% by weight, based in each case on the sum of water and oil.
6. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 5 , dadurch gekennzeich¬ net, daß die Emulgatoren auf Di-Salzbasis zusammen mit ökologisch verträglichen Ölphasen zum Einsatz kommen , wobei hier Esteröle von Monocarbonsäuren und/oder Polycarbonsäuren mit 1 - und/oder mehrfunktionellen Alkoholen , entsprechende Esteröle der Kohlensäure, oleophile Alkohole und/oder entsprechende Ether bevorzugte ölphasen sind und dabei insbesondere derart ausgewählt werden , daß im praktischen Einsatz auch unter partieller Ester- verseifung keine toxikologischen , insbesondere keine inhalations¬ toxikologischen Gefährdungen ausgelöst werden .6. Embodiment according to claims 1 to 5, characterized gekennzeich¬ net that the emulsifiers based on di-salt are used together with ecologically compatible oil phases, here ester oils of monocarboxylic acids and / or polycarboxylic acids with 1- and / or polyfunctional alcohols, corresponding ester oils carbonic acid, oleophilic alcohols and / or corresponding ethers are preferred oil phases and are selected in particular in such a way that no toxicological, in particular no inhalation-toxicological, hazards are triggered in practical use, even under partial ester saponification.
7. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 6 , dadurch gekennzeich¬ net, daß die Di-Salze zusammen mit ölphasen bzw. ölmischphasen eingesetzt werden, die Flammpunkte von wenigstens etwa 100 °C, vorzugsweise oberhalb etwa 135 C aufweisen.7. Embodiment according to claims 1 to 6, characterized gekennzeich¬ net that the di-salts are used together with oil phases or oil-mixed phases, which have flash points of at least about 100 ° C, preferably above about 135 C.
8. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Emulgatoren auf Di-Salzbasis in fließ- und pumpfähigen Invert-Systemen mit geschlossener ölphase zum Einsatz kommen, die Erstarrungswerte ( Fließ- und Stockpunkt) unterhalb 0 °C , vorzugs¬ weise unterhalb - 5 °C aufweisen und dabei im Temperaturbereich von 0 bis 5 °C eine Brookfield( RVT) -Viskosität nicht über 55 mPas , vorzugsweise nicht über 45 mPas besitzen, während beim Einsatz der Emulgatoren in O/W-Emulsionen die disperse ölphase bei 20 °C eine Brookfield ( RVT) -Viskosität bis etwa 3 Mio. mPas , vorzugsweise bis etwa 1 Mio. mPas besitzen kann. 8. Embodiment according to claims 1 to 7, characterized gekennzeich¬ net that the emulsifiers based on di-salt are used in flowable and pumpable invert systems with a closed oil phase, the solidification values (pour point and pour point) below 0 ° C, preferably ¬ have below - 5 ° C and have a Brookfield (RVT) viscosity of not more than 55 mPas, preferably not more than 45 mPas in the temperature range from 0 to 5 ° C, while when using the emulsifiers in O / W emulsions the disperse Oil phase at 20 ° C can have a Brookfield (RVT) viscosity of up to about 3 million mPas, preferably up to about 1 million mPas.
9. Ausführungsform nach Ansprüchen 1 bis 8 , dadurch gekennzeich¬ net, daß ökologisch unbedenkliche Di-Salz-Emulgatoren vom W/O- Typ zusammen mit einer Ölphase zum Einsatz kommen , die wenig¬ stens antei lsweise Esteröle von Monocarbonsäuren aus wenigstens einer der nachfolgenden Unterklassen enthält: a) Ester aus C, 5-Monocarbonsäuren und 1 - und/oder mehrfunk- tionellen Alkoholen , wobei Reste aus 1 -wertigen Alkoholen wenigstens 6 , bevorzugt wenigstens 8 C-Atome aufweisen und die mehrwertigen Alkohole bevorzugt 2 bis 6 C-Atome im Mo¬ lekül besitzen , b) Ester aus Monocarbonsäuren synthetischen und/oder natür¬ lichen Ursprungs mit 6 bis 16 C-Atomen, insbesondere Ester entsprechender aliphatisch gesättigter Monocarbonsäuren und 1 - und/oder mehrfunktionellen Alkoholen der unter a ) ge¬ nannten Art, c) Ester olefinisch 1- und/oder mehrfach ungesättigter Mono¬ carbonsäuren mit wenigstens 16 , insbesondere 16 bis 24 C- Atomen und insbesondere monofunktionellen geradkettigen und/oder verzweigten Alkoholen.9. Embodiment according to claims 1 to 8, characterized gekennzeich¬ net that ecologically harmless di-salt emulsifiers of the W / O type are used together with an oil phase, which at least partially ester oils of monocarboxylic acids from at least one of the following Subclasses contain: a) esters of C, 5 -monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols, where radicals of monohydric alcohols have at least 6, preferably at least 8, carbon atoms and the polyhydric alcohols preferably 2-6 C- Have atoms in the molecule, b) esters of monocarboxylic acids of synthetic and / or natural origin with 6 to 16 carbon atoms, in particular esters of corresponding aliphatically saturated monocarboxylic acids and 1- and / or polyfunctional alcohols of the type mentioned under a) , c) esters of olefinically 1- and / or polyunsaturated monocarboxylic acids with at least 16, in particular 16 to 24, carbon atoms and in particular monofunctional ger chain-like and / or branched alcohols.
10. Invert-Bohrspülungen , die für eine umweltfreundliche Erschließung von geologischen Vorkommen geeignet sind und in einer geschlos¬ senen ölphase eine disperse wäßrige Phase zusammen mit Emulga¬ toren und üblichen weiteren Hilfsstoffen , beispielsweise Verdik- kungsmitteln , fluid-loss-Additiven , Beschwerungsmitteln , wasser¬ löslichen Salzen und Alkalireserven enthalten , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sie zusammen mit einer ökologisch verträglichen geschlossenen ölphase oberflächenaktive Di-Salze der allgemeinen Formel ( I ) insbesondere vom W/O-Typ als Emulgator bzw. Emul- gatorbestandteil enthalten .10. Invert drilling muds which are suitable for the environmentally friendly development of geological deposits and which, in a closed oil phase, contain a disperse aqueous phase together with emulsifiers and customary other auxiliaries, for example thickeners, fluid loss additives, weighting agents, contain water-soluble salts and alkali reserves, characterized in that, together with an ecologically compatible closed oil phase, they contain surface-active di-salts of the general formula (I), in particular of the W / O type, as emulsifier or emulsifier component.
1 1 . Invert-Bohrspülungen nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, daß sie als ökologisch verträgliche geschlossene ölphase Esteröle, oleophile Alkohole und/oder entsprechender Ether enthält. 1 1. Invert drilling fluids according to claim 10, characterized in that they contain ester oils, oleophilic alcohols and / or corresponding ethers as the ecologically compatible closed oil phase.
12. Invert-Bohrspülungen nach Ansprüchen 10 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Plastische Viskosität (PV) im Bereich von etwa 10 bis 60 mPas und eine Fließgrenze (Yield Point YP) im Bereich von etwa 5 bis 40 lb/100 ft - jeweils bestimmt bei 50 C aufweisen .12. Invert drilling fluids according to claims 10 and 1 1, characterized in that they have a plastic viscosity (PV) in the range of about 10 to 60 mPas and a yield point (yield point YP) in the range of about 5 to 40 lb / 100 ft - each determined at 50 C.
13. Invert-Bohrspülungen nach Ansprüchen 10 bis 12 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß bei der Mitverwendung von Esterölen in der ge¬ schlossenen Ölphase , insbesondere entsprechender Ester von Mono¬ carbonsäuren , von Polycarbonsäuren und/oder der Kohlensäure , diese Esteröle wenigstens etwa ein Drittel , vorzugsweise aber den überwiegenden Anteil dieser ökologisch verträglichen ölphase aus¬ machen .13. Invert drilling fluids according to claims 10 to 12, characterized in that when ester oils are used in the closed oil phase, in particular corresponding esters of monocarboxylic acids, polycarboxylic acids and / or carbonic acid, these ester oils are at least about one Make up third, but preferably the predominant part of this ecologically compatible oil phase.
14. Invert-Bohrspülungen nach Ansprüchen 10 bis 13 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ihr disperser Wasseranteil etwa 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt etwa 10 bis 30 Gew.-% ausmacht und insbesondere Salze von der Art CaC und/oder KCI gelöst enthält.14. Invert drilling fluids according to claims 10 to 13, characterized gekenn¬ characterized in that their disperse water content is about 5 to 50 wt .-%, preferably about 10 to 30 wt .-% and in particular salts of the type CaC and / or KCI contains dissolved.
15. Invert-Bohrspülungen nach Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die ölphase des Invert-Schlammes im Temperatur¬ bereich von 0 bis 5 °C eine Brookfield ( RVT)-Viskosität unterhalb 50 mPas, vorzugsweise nicht über 40 mPas aufweist. 15. Invert drilling fluids according to claims 10 to 14, characterized gekenn¬ characterized in that the oil phase of the invert mud in the temperature range from 0 to 5 ° C has a Brookfield (RVT) viscosity below 50 mPas, preferably not more than 40 mPas .
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US70075A (en) * 1867-10-22 Improvement in self-adjusting whip-holder
US3878111A (en) * 1969-09-30 1975-04-15 Dresser Ind Drilling fluids, additives therefor, and stabilization methods therefor
EP0070075B2 (en) * 1981-07-13 1992-11-04 THE PROCTER & GAMBLE COMPANY Foaming dishwashing liquid compositions
DE3419415A1 (en) * 1984-05-24 1985-11-28 Hans 7432 Urach Schur Production of lubricants, mould oils and drilling emulsions from environmentally friendly raw materials
DE3617550A1 (en) * 1986-05-24 1987-11-26 Henkel Kgaa USE OF SALTS FROM ESTER LONG CHAIN FATTY ALCOHOLS WITH (ALPHA) SULFOURIC ACIDS
DE3842703A1 (en) * 1988-12-19 1990-06-21 Henkel Kgaa USE OF SELECTED ESTEROILS IN DRILLING RINSING, IN PARTICULAR FOR THE OFF-SHORE DEVELOPMENT OF PETROLEUM OR. NATURAL GAS DEPOSIT (II)

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